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Maquinas Sincronas Expo (1).pptx

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  1. 1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MEXICALI 5.3 Devanados de armadura
  2. 2. MAQUINAS DE CORRIENTE DIRECTA Las máquinas de corriente directa fueron las primeras que se construyeron. Actualmente se utilizan como generador, puesto que se sustituye por las de corriente alterna. Como motor tiene grandes inconvenientes: son mas caros, tienen problemas de mantenimiento, técnicos. Éstos se utilizan en siderurgia, en tracción eléctrica de trayectos cortos.
  3. 3. ESQUEMA DE UNA MAQUINA DE CD
  4. 4. ESTATOR Y ROTOR El estator es la parte fija y en cuya cavidad se coloca el rotor, que como su nombre lo indica, es la parte giratoria de la maquina. Entre el estator y rotor existe un espacio de aire denominado entrehierro, el cual los separa y permite que la maquina gire.
  5. 5. ESCOBILLAS Las escobillas son una de las partes fundamentales en el funcionamiento de un motor eléctrico. Se pueden definir como el elemento que ejerce de conexión eléctrica entre la parte fija y la giratoria dentro de un motor eléctrico.
  6. 6. COLECTOR DE DELGAS 1.- Superficie de contacto para las escobillas 2.- Talón para la conexión a las bobinas 3.- Cola de milano
  7. 7. COLECTOR DE DELGAS Y ESCOBILLAS
  8. 8. CONMUTADOR Es el interruptor eléctrico rotativo que hay en ciertos tipos de motores eléctricos y generadores eléctricos que periódicamente cambia la dirección de la corriente entre el rotor y el circuito externo.
  9. 9. DEVANADO DE CAMPO El devanado de campo en una maquina de CD esta en el estator y se excita con CD. El devanado de campo tiene por misión crear flujo magnético en el entrehierro.
  10. 10. DEVANADO DE ARMADURA El devanado de armadura es el corazón de la maquina de corriente continua, allí se origina la potencia eléctrica, en el generador o se desarrolla el par, en el motor. La corriente va y viene del devanado de armadura a través de las escobillas-contactos móviles, es aquí, por lo tanto, que pueden producirse arcos eléctricos y chispas que originan el funcionamiento defectuoso de la maquina. A diferencia del devanado de excitación en derivación en el cual la corriente continua es del orden de 2 a10 % del valor de la corriente nominal o a plena carga de la armadura es comparativamente elevada y siempre de carácter alternado. Además, como la armadura generalmente gira con velocidad relativamente para que el funcionamiento sea suave y sin vibraciones.
  11. 11. EXISTEN VARIOS TIPOS  Devanado imbricado Devanado ondulado Devanado abierto Devanado pata de rana
  12. 12. DEVANADO IMBRICADO El tipo más sencillo de construcción de devanados en las máquinas modernas es el devanado sencillo en serie o devanado imbricado. Este devanado consiste en la conexión de una o más vueltas de alambre con los dos extremos de cada bobina a segmentos de conmutación adyacentes. Sí el final de la bobina está conectado al siguiente segmento al cual está conectado su comienzo, el devanado es un devanado imbricado progresivo. Un rasgo interesante de los devanados imbricados simples es que hay tantas trayectorias de corriente en paralelo a través de la máquina como polos en ella. Si C es el número de bobinas y segmentos de conmutación presentes en el rotor y P es el número de polos de la máquina, habrá C/P bobinas en cada una de las P trayectorias de corriente paralelas a través de la máquina. El hecho de que haya P trayectorias de corriente requiere también que haya tantas escobillas como polos en la máquina para conectar todas esas trayectorias de corriente.
  13. 13. DEVANADO ONDULADO El devanado serie u ondulado es una forma alternativa para conectar las bobinas del rotor a los segmentos de conmutación. En cada segunda bobina del rotor se conecta al segmento de colector (ver imagen) posterior adyacente a aquel segmento en el cual se conectó el comienzo de la primera. Entonces, hay dos bobinas en serie entre segmentos de conmutación adyacentes. Además, puesto que cada par de bobinas en serie entre segmentos adyacentes tiene un lado bajo cada cara polar, todos los voltajes de salida son la suma de los efectos de cada polo, y no puede haber desequilibrios de voltaje.
  14. 14. DEVANADO PATA DE RANA El devanado pata de rana o devanado autocompensador recibe su nombre de la forma de sus bobinas, como se muestra en la imagen. Consiste en la combinación de un devanado imbricado y un devanado ondulado. Es un devanado imbricado normal, los compensadores están conectados en puntos de igual voltaje de los devanados. Los devanados ondulados se extienden entre puntos de igual voltaje bajo caras polares sucesivas de la misma polaridad, las cuales son los mismos sitios que unen los compensadores. Un devanado de pata de rana o autocompensador combina un devanado imbricado con uno ondulado, de modo que los devanados ondulados pueden funcionar como compensadores para el devanado imbricado.
  15. 15. REACCIÓN DE ARMADURA La reacción de armadura se presenta cuando se conecta una carga en las terminales de la máquina, entonces fluirá corriente en sus devanados del inducido, entonces dicho flujo de corriente producirá un campo magnético propio que distorsionará el campo magnético principal de las piezas polares, es decir, el campo magnético original de los polos de la máquina. Esta distorsión del flujo en una máquina, cuando se incrementa la carga, se llama reacción de armadura. Este fenómeno causa el desplazamiento del plano neutro. La solución más usada es empleando dipolos.
  16. 16. DEVANADOS AUXILIARES En algunas máquinas de c.c. el inductor es de imanes permanentes, por lo que carecen de devanado inductor. • Además de los devanados inductor e inducido, las máquinas de corriente continua pueden poseer otros devanados: de compensación y de conmutación, que se conectan en serie con el inducido.
  17. 17. DEVANADO DE COMPENSACIÓN El devanado de compensación se aloja en ranuras longitudinales practicadas en las zapatas polares (en el lado que mira al entrehierro). Su misión es anular la reacción de inducido; es decir, el campo magnético creado por la corriente que circula por el inducido.
  18. 18. DEVANADO DE CONMUTACIÓN • El devanado de conmutación es el devanado de los polos auxiliares o de conmutación que se colocan en el estator a mitad de camino entre dos polos inductores. La misión de este devanado es mejorar la conmutación en el colector de delgas. • Si la máquina carece de devanado de compensación se aumenta el número de espiras del devanado de conmutación para que también sirva para compensar la reacción de inducido.
  19. 19. • Chapa magnética para formar un polo inductor de una máquina de c.c. • En la parte inferior de la zapata se aprecian las ranuras 1 para alojar el devanado de compensación. • • Aunque el inductor pude fabricarse de hierro macizo, los polos a veces se construyen apilando chapas para minimizar las pequeñas pérdidas magnéticas cuando hay cambios de la corriente de excitación o cuando el inductor se alimenta con una corriente rectificada que tiene rizado. DEVANADO DE CONMUTACIÓN
  20. 20. DEVANADOS AUXILIARES 3.- Devanado de compensación 4.- Devanado de conmutación Tanto el devanado de compensación como el de conmutación se conectan en serie con el inducido.
  21. 21. CONSTRUCCIÓN DE LAS BOBINAS • Las bobinas individuales de todos los devanados de armadura de corriente continua están proyectados de modo que una vez ubicados en las ranuras del núcleo magnético, forman dos capas de costados de bobina o conductores activos, una sobre otra ,por este motivo se le denomina devanados de doble capa. • Las bobinas para devanados imbricados u ondulados se forman idénticamente, la única diferencia entre ellos es la manera en que se ubican los extremos del bobinado.
  22. 22. CONSTRUCCIÓN DE LAS BOBINAS En bobinas imbricados, generalmente los extremos emergen a media distancia entre los lados, de modo que puedan ser conectados fácilmente a delgas consecutivas del colector, en las bobinas onduladas, en cambio, los extremos salen a continuación de los lados , de modo que puedan ser fácilmente conectados a delgas del colector separados alrededor de 360° grados eléctricos, (un polo abarca 180 grados eléctricos, 2 polos abarca 360 grados eléctricos) (° mecánicos (# P / 2) = grados eléctricos) con estos simples diferencias de construcción, resulta claro que:
  23. 23. CONSTRUCCIÓN DE LAS BOBINAS • 1-Un devanado imbricado tiene los extremos de bobinas conectadas a delgas próximas entre si adyacentes en devanados imbricados simples. • 2-Un devanado ondulatorio tiene los extremos de bobinas conectadas a delgas separadamente ampliamente entre si, aproximadamente 360° grados eléctricos
  24. 24. PASO DEL DEVANADO • El paso de devanado ó paso polar, se refiere a la distancia entre los dos lados de las bobinas individuales, medido en función de las ranuras, queda determinado exactamente del mismo modo para todos los devanados, sean imbricados, ondulados, simples ó múltiples, generadores, motores. • La regla fundamental que fije el paso del devanado en cualquier maquina es: La distancia entre los lados de una bobina debe ser igual ó casi igual a la distancia entre dos polos adyacentes.
  25. 25. PASO DEL DEVANADO • 1-1- En un generador, la tensión debe dirigirse hacia “atrás en un lado de una bobina en el mismo instante en que se dirige hacia adelante en el otro lado, para que las dos tensiones se sumen ; esto solo puede significar que si un lado de bobina esta frente a l centro de un polo norte, el otro lado de la misma bobina debe estar próximo al centro de un polo sur adyacente (distancia aproximada de 180 ° grados eléctricos). • 1-2- En un motor la fuerza ejercida sobre un lado de una bobina que conduce corriente dirigida hacia “atrás”, debe actuar exactamente en el mismo sentido que la fuerza ejercida sobre el otro lado de bobina que conduce corriente dirigida hacia delante , esto solamente puede ocurrir si un lado de la bobina esta frente al centro de un polo norte en el mismo instante que el otro lado esta próximo al centro de un polo sur o sea a una distancia cercana a 180 grados eléctricos.
  26. 26. PASO DEL DEVANADO • La regla precedente puede resumirse en una ecuación: • YS = S/ P ± K De donde: YS= Paso de la bobina en ranuras S= Numero total de ranuras de la armadura P= numero de polos principales K = parte que se resta de S/P para que YS sea entero • Ejemplo: Calcular los pasos del devanado e indicar el numero de ranuras para los primeros elementos del devando, para devanados con las siguientes combinaciones de ranuras y polos. • a)S= 54,P=4 b) S=62,P=4 c) S=66,P=6 , d)S=141,P=6 e)S=132,P=8 , f) S=180 ,P=10
  27. 27. PASO DEL COLECTOR • El paso del colector se refiere a la distancia entre los extremos de un elemento de bobina, medido en cantidad de delgas sobre el colector, su valor queda determinado en forma Diferente para devanados imbricados y ondulados 1.-Paso del colector para devanados imbricados Designamos el paso del colector con YC (YK ) su valor es meramente igual al grado de multiplicidad-PLE- de un devanado imbricado. Así, YC es igual a 1, 2, 3,4 etc. Para devanados imbricados simples, duplex, triplex y cuádruplex, etc. Respectivamente.
  28. 28. PASO DEL COLECTOR • Estos números indican que los extremos de las bobinas están unidas a las delgas: 1y2, 1y3, 1y4, 1y5, etc. Para valores de YC iguales a 1, 2, 3,4 respectivamente. • YC = ± m Donde: • YC es el paso del colector • m = es la multiplicidad
  29. 29. PASO DEL COLECTOR • Como se ha especificado anteriormente, los extremos de cada elemento de bobina de un devanado ondulado son curvado hacia fuera y conectado a delgas del colector separados aproximadamente por360 grados eléctricos. Debe interpretarse literalmente la palabra “aproximadamente” porque es imposible un devanado ondulado con un paso de colector exactamente igual a 360grados eléctricos.
  30. 30. PASO DEL COLECTOR • Para comprender esta afirmación, considérese las siguientes propiedades de los devanados ondulados simples: • A) Comenzando en la delga uno, debe poder trazarse el devanado completo, de delga a lado de bobina, a delga, a lado de bobina, etc. antes de que el devanado se cierre sobre si mismo. • B) Si los extremos de los elementos de bobinas se conectan a delgas separadamente exactamente de360 grados eléctricos, cada conjunto de P/2 elementos de bobina constituirá un circuito completo- una entroncia- porque existen 360 grados eléctricos en cada tramo circular de P/2 polos. • C) Por lo tanto, en las condiciones del párrafo precedente, el numero de entroncias será igual, no ya a uno sino al cociente de delgas / pares de polos. • D) Además, ya que todos los sistemas alternados de escobillas están separadamente exactamente de360 grados eléctricos, y están conectados entre si, siempre corto circuitaran por lo menos P/2elementos de bobina según sean las anchuras de las escobillas.
  31. 31. PASO DEL COLECTOR • Para que un devanado ondulado simple tenga un grado de entroncia , el número de delgas del colector debe elegirse en relación con el número de pares de polos, de modo que el paso del colector resulte con un valor equivalente a un tramo circular ligeramente mayor ó menor que 360 grados eléctricos. • El valor YC, en efecto, debe ser tal que después de recorrer una vez el colector con el devanado, el extremo del ultimo elemento de bobina debe encontrarse, una delga atrás o una delga adelantada de la delga inicial, luego en estas condiciones, sucesivas recorridos del colector harán que la delga de llegada continué retrasándose ó adelantándose de una unidad cada vez, hasta que el devanado completo se cierre sobre sobre la delga inicial
  32. 32. • YC= (K ± m)/(P/2) • Donde: • YC es el paso del colector • K es el número de delgas • P es el número de polos • m es la multiplicidad

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